CN118836834A - 一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，属于激光扫描测量技术领域，包括底座，底座的内部转动连接有齿轮四，齿轮四顶部设置有旋转座，底座的内部设置有与齿轮四啮合的齿轮二，底座的内部设置有与齿轮二传动连接的电机，旋转座的内部转动连接有转轴，转轴的顶部通过连杆连接有外环，外环的内部设置有标靶体。本发明，可以在安装前根据基准参数精准预调，安装后通过配重块一和配重块二的重力配合在转环自动定位后实现对标靶体倾斜度、垂直旋转角度的同步自动调节，提升了标靶整体的定位安装速度，避免了安装后逐个手动检查微调的误差和劳动强度，提升了标靶整体安装的精度。

Description

一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置

技术领域

本发明涉及激光扫描测量技术领域，具体而言，涉及一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置。

背景技术

在三维激光扫描中，标靶是一种具有明显特征且能被准确识别的物体或标记，为扫描数据提供了固定的参考点，通过对这些标靶的精确定位，可以更准确地确定扫描物体的空间位置和姿态，从而实现不同扫描数据之间的精确拼接和配准，确保构建出的三维模型具有较高的准确性和完整性。

目前技术在对三维激光扫描工作开始前一般先对标靶进行定位和安装，在安装后再进行进一步精确调节，调节参数包括标靶的水平度、倾斜度、靶面的朝向等参数，但是人工调节不仅操作麻烦，而且连续调节时容易出现误差，误差累计容易导致坐标不准，模型变形，进一步影响三维扫描模型整体的精准度。

如何发明一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，旨在改善上述背景技术提出的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，包括底座，底座的内部转动连接有齿轮四，齿轮四顶部设置有旋转座，底座的内部设置有与齿轮四啮合的齿轮二，底座的内部设置有与齿轮二传动连接的电机，旋转座的内部转动连接有转轴，转轴的顶部通过连杆连接有外环，外环的内部设置有标靶体，齿轮四的内部设置有第一调节机构，外环的内部设置有自动调节标靶体角度的第二调节机构；

第一调节机构包括转动设置于底座内部的滑环，滑环设置于齿轮四内部且与齿轮四同轴心线，齿轮四的内部中心处设置有指南针，指南针的内部设置有一组触片二，触片二贯穿通过指南针，滑环的内部滑动连接有齿条，滑环的内部对称设置有齿轮五，齿条与齿轮五相啮合，齿条的内部设置有与触片二对应的触片一，滑环的底部设置有调节圈，调节圈的底部延伸至底座的外部，齿轮四的内侧设置有与齿轮五啮合的齿组，底座的内部设置有与齿轮四啮合的齿轮一，旋转座的内部设置有清理组件。

优选地，齿条沿滑环轴心线中心对称设计有两组，两组齿条设置的触片一在垂直方向错位分布，指南针两端的触片二分布与两组触片一对应设计。

优选地，齿组设置有多组并且与齿条相对应设置。

优选地，第二调节机构包括滑动套接在外环内圈的转环，外环的内侧设置有滚珠，转环的底部设置有配重块二，转环的内部转动连接有调节轴一，调节轴一的一端与转环连接，调节轴一的另一端设有调节环，标靶体的侧壁开设有齿圈，调节环的内部设置有与齿圈啮合的齿轮三，转轴的底部设置有配重块一。

优选地，齿轮三的传动轴延伸至调节环的外部并设置旋钮，齿圈设置有刻度，调节轴一的侧壁设置有防滑纹和刻度，调节圈的底部设置有刻度和防滑纹。

优选地，清理组件包括开设在底座内部的气密槽，气密槽的内部套接有活塞块，齿轮一和活塞块之间设置有活塞连杆结构，旋转座的内部开设有密封槽，密封槽的内部套接有滑块，滑块与密封槽之间设置有弹簧，旋转座的外侧壁开设有一圈连通环，连通环和密封槽之间设置有单向管道，底座的内部开设有将气密槽和连通环连通的气管，旋转座的内部开设有U型槽，滑块的内部开设有与U型槽对应的管路，滑块的顶部设置有转盘，滑块的内部设置有叶片组，密封槽的内侧设置有磁块。

优选地，滑块的底部为磁体设计并与磁块的磁极相对应。

优选地，滑块的顶部设置有朝向标靶体的斜面，转盘设置于滑块的顶部斜面并与滑块转动连接，转盘的内部开设有一圈环形空腔，且转盘的表面开设有一圈环形设置的气孔与环形空腔连通，叶片组与转盘的轴线重合，且叶片组和转盘固定连接，滑块的内部设置有一组通道将环形空腔、叶片组和管路相连通。

综上，本发明的有益效果是：

1、本装置可以在安装前根据基准参数精准预调，安装后通过配重块一和配重块二的重力配合在转环自动定位后实现对标靶体倾斜度、垂直旋转角度的同步自动调节，提升了标靶整体的定位安装速度，避免了安装后逐个手动检查微调的误差和劳动强度，提升了标靶整体安装的精度，保证了后续三维扫描工作的精准度。

2、以指南针为基准参照，通过预设标靶体的朝向，并在安装后通过电机的启动带动滑环旋转对标靶体的朝向进行自动调节，当旋转至触片一伸出与触片二接触后装置停止，实现了对标靶体朝向的自动调节，操作方便，精准度高。

3、对标靶体朝向进行自动调节时，通过齿轮四的驱动可以对密封槽内部持续充气，使得密封槽上升至于标靶体表面对应位置，并对标靶体进行旋转吹风，可以全面、均匀地覆盖清理标靶表面，除去安装环境中附着的灰尘杂质等，保证标靶体表面的整洁度，从而提升扫描工作进行中对标靶体的辨识度和信号反射效果，保证扫描工作的精度，减少误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的装置整体示意图。

图2是本发明实施方式提供的装置整体拆分示意图。

图3是本发明实施方式提供的外环内部整体拆分示意图。

图4是本发明实施方式提供的调节环内部示意图。

图5是本发明实施方式提供的齿轮四内部示意图。

图6是本发明实施方式提供的滑环内部示意图。

图7是本发明实施方式提供的密封槽内部示意图。

图8是本发明实施方式提供的转盘内部示意图。

图9是本发明实施方式提供的转盘内部示意图。

图例说明：

100、底座；101、齿轮一；102、气密槽；103、活塞块；104、气管；105、电机；106、齿轮二；200、旋转座；201、转轴；202、配重块一；203、外环；204、转环；205、配重块二；206、调节环；207、调节轴一；208、标靶体；209、齿轮三；210、齿圈；211、连通环；212、密封槽；213、滑块；214、U型槽；215、磁块；216、管路；217、叶片组；218、转盘；300、齿轮四；301、滑环；302、齿组；303、调节圈；304、齿轮五；305、齿条；306、触片一；307、指南针；308、触片二。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参照图1-9，本发明提供一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，包括底座100，底座100的内部转动连接有齿轮四300，齿轮四300顶部设置有旋转座200，底座100的内部设置有与齿轮四300啮合的齿轮二106，底座100的内部设置有与齿轮二106传动连接的电机105，旋转座200的内部转动连接有转轴201，转轴201的顶部通过连杆连接有外环203，外环203的内部设置有标靶体208，齿轮四300的内部设置有第一调节机构，外环203的内部设置有自动调节标靶体208角度的第二调节机构；

第一调节机构包括转动设置于底座100内部的滑环301，滑环301设置于齿轮四300内部且与齿轮四300同轴心线，齿轮四300的内部中心处设置有指南针307，指南针307的内部设置有一组触片二308，触片二308贯穿通过指南针307并且触片二308的两端分别在指南针307的两个磁极伸出，需要说明的是，底座100内部设置有与触片一306和电机105电连接的控制中心，触片一306的一端延伸至滑环301的内侧与触片二308配合，触片一306的另一端与控制中心电连接，当两侧的触片一306与触片二308接触后，控制中心两侧的触片一306通过与触片二308的连通，会对电机105断电，滑环301的内部滑动连接有齿条305，滑环301的内部对称设置有齿轮五304，齿条305与齿轮五304相啮合，齿条305的内部设置有与触片二308对应的触片一306，滑环301的底部设置有调节圈303，调节圈303的底部延伸至底座100的外部，齿轮四300的内侧设置有与齿轮五304啮合的齿组302，底座100的内部设置有与齿轮四300啮合的齿轮一101，旋转座200的内部设置有清理组件。

进一步地，齿条305沿滑环301轴心线中心对称设计有两组，两组齿条305设置的触片一306在垂直方向错位分布，指南针307两端的触片二308分布与两组触片一306对应设计，需要说明的是，两组触片一306高度不同并错位分布，对应的触片二308两端高度也不同，并且分别与两组触片一306的不同高度做对应设计，因此，在滑环301带动触片一306转动时，只有当触片一306与对应端的触片二308贴近时，触片一306才会与触片二308接触连通，否则直接错位在保持不接触的情况下转动经过，这样使得触片一306和触片二308在旋转一圈范围内只有一次位置对应并接触连通。

更进一步地，齿组302设置有多组并且与齿条305相对应设置，需要说明的是，若齿条305初始位置处于离指南针307最远的位置，齿轮四300转动时，此时齿组302带动齿轮五304转动，进一步带动齿条305的移动，齿轮四300转动后，齿条305带动触片一306的移动距离不足以使触片一306与触片二308接触，这样可以使得齿轮四300可以至少旋转一圈，在第二圈才会带动触片一306与触片二308接触使得装置停止，可以保持清理组件稳定的工作行程。

参照图2-4，第二调节机构包括滑动套接在外环203内圈的转环204，外环203的内侧设置有滚珠，转环204的底部设置有配重块二205，转环204的内部转动连接有调节轴一207，调节轴一207的一端与转环204连接，调节轴一207的另一端设有调节环206，标靶体208的侧壁开设有齿圈210，调节环206的内部设置有与齿圈210啮合的齿轮三209，转轴201的底部设置有配重块一202。

进一步地，齿轮三209的传动轴延伸至调节环206的外部并设置旋钮，齿圈210设置有刻度，需要说明的是，齿圈210的刻度可以直接设置于齿圈210，通过齿数设置刻度和调节角度，调节轴一207的侧壁设置有防滑纹和刻度，调节圈303的底部设置有刻度和防滑纹。

参照图2-9，清理组件包括开设在底座100内部的气密槽102，气密槽102的内部套接有活塞块103，齿轮一101和活塞块103之间设置有活塞连杆结构，旋转座200的内部开设有密封槽212，密封槽212的内部套接有滑块213，滑块213与密封槽212之间设置有弹簧，旋转座200的外侧壁开设有一圈连通环211，连通环211和密封槽212之间设置有单向管道，底座100的内部开设有将气密槽102和连通环211连通的气管104，旋转座200的内部开设有U型槽214，滑块213的内部开设有与U型槽214对应的管路216，滑块213的顶部设置有转盘218，滑块213的内部设置有叶片组217，密封槽212的内侧设置有磁块215，需要说明的是，密封槽212的内部设置一组与外界连通的气孔，气孔的流通截面积小于U型槽214，失去气体供应后，滑块213复位过程中，密封槽212内部残余的气体可以通过气孔排出，实现滑块213的复位，需要说明的是，在保持气体供应时，气体压力与滑块213与磁块215之间的磁力可以克服弹簧弹力，保证滑块213的位置不变，保证持续吹气，当失去气体供应带来的气体压力后，滑块213与磁块215之间的磁力难以支撑弹簧的弹力复位效果，因此失去气体供应，滑块213便会自动复位。

进一步地，滑块213的底部为磁体设计并与磁块215的磁极相对应。

更进一步地，滑块213的顶部设置有朝向标靶体208的斜面，转盘218设置于滑块213的顶部斜面并与滑块213转动连接，转盘218的内部开设有一圈环形空腔，且转盘218的表面开设有一圈环形设置的气孔与环形空腔连通，叶片组217与转盘218的轴线重合，且叶片组217和转盘218固定连接，滑块213的内部设置有一组通道将环形空腔、叶片组217和管路216相连通。

该一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置的工作流程如下：

通过销钉、粘胶等将底座100安装于指定位置后，转轴201会在配重块一202的重力作用下带动外环203整体保持垂直朝上，保证外环203整体与地面保持垂直，同时，转环204在外环203内部自由滑动时，通过配重块二205的重力，可以使得转环204设有配重块二205的部分始终处于最下方，保证转环204的旋转角度保持不变，从而实现了通过重力作用对转环204的垂直度和旋转方向参数的自动定位调节。

进一步地，转环204的垂直度和旋转方向参数可以实现自动定位调节后，在对底座100安装前，可以通过三维测量装置的扫描路径、扫描角度，对标靶体208的参数进行调节，通过转动调节轴一207调节标靶体208的垂直度，调节标靶体208与水平方向的夹角，进一步同理通过旋钮转动齿轮三209调节标靶体208在水平方向的旋转角度，由于转环204的位置可以自动调节校准，始终与地面保持垂直，旋转角度保持水平，因此对于标靶体208的调节只需在安装前根据基准进行调节即可，在安装后通过转环204的自动调节可以实现对标靶体208倾斜度、旋转角度的自动快速调节，相比于安装后续校正调节，本装置可以在安装前根据基准参数精准预调，安装后自动定位调节，提升了标靶整体的定位安装速度，避免了安装后逐个手动检查微调的误差和劳动强度，提升了标靶整体安装的精度。

进一步地，安装后同步启动电机105，电机105通过齿轮二106带动齿轮四300转动，进而带动旋转座200和标靶体208同步转动齿轮四300转动时，可以通过齿组302与齿轮五304的啮合带动齿轮五304转动，进而带动齿条305移动使得触片一306朝滑环301的内侧移动，直至与触片二308接触瞬间，控制中心通过两组触片一306和一组触片二308连成的电通路发出电信号控制电机105停止转动，此时齿轮四300和旋转座200同步停止转动，进一步标靶体208也停止转动，实现在水平方向的转动调节，自动调节标靶体208的朝向。

需要说明的是，对标靶体208的朝向设置也采用预调节方式进行调节，在安装前根据三维扫描路径、角度等参数，调节标靶体208在水平方向的朝向，此时参照物为指南针307，由于指南针307的两侧磁极在地磁作用影响下一般固定指向南北极，因此在初始状态下，根据参数计算标靶体208的朝向角度，以南北极地磁方向为参考，通过调节圈303带动滑环301转动调节滑环301的角度实现调整触片一306伸出的位置，进而实现调节触片一306伸出位置与标靶体208朝向位置的对应设置，在齿轮四300转动带动滑环301同步转动时，当触片一306伸出并与触片二308接触连通使得电机105断电装置停止调节后，此时标靶体208朝向与初始设定角度一致，因此，本装置，以指南针307为基准参照，通过预设标靶体208的朝向，并在安装后通过电机105的启动带动滑环301旋转对标靶体208的朝向进行自动调节，当旋转至触片一306伸出与触片二308接触后装置停止，实现了对标靶体208朝向的自动调节，操作方便，精准度高。

进一步地，当齿轮四300转动时，可以带动齿轮一101转动，齿轮一101转动时可以通过活塞连杆机构带动活塞块103对气密槽102内部空气进行压缩，通过气密槽102内部设置的单向阀，负压时可以将外部气体吸入，正压时将内部气体通过气管104压缩排至连通环211内部进一步进入密封槽212内部，密封槽212内部气压增加，推动滑块213上移，并使滑块213的顶部斜面朝向标靶体208，同时滑块213与密封槽212之间弹簧被拉伸，当滑块213上升至滑块213底部磁体区域与磁块215接触吸合时，U型槽214与管路216连通，密封槽212内部气体通过U型槽214进入管路216内部，进一步通过叶片组217进入转盘218内部，需要说明的是，气体经过叶片组217时可以带动叶片组217和转盘218转动，气体经过叶片组217后进入转盘218内部，并通过转盘218表面气孔排出，对标靶体208表面进行吹气清理，吹气时由于转盘218持续转动，因此吹向标靶体208的风也保持旋转状态，不仅可以更全面、更均匀地覆盖标靶表面，减少清洁死角，使得清洁效果更彻底，而且旋转风可能会产生一定的涡流效应，能更好地松动和带走表面的杂质、灰尘等，清洁力度相对更强，从而在安装和自动定位校准的同时，对标靶体208表面进行自动吹气清理，除去安装环境中附着的灰尘杂质等，保证标靶体208表面的整洁度，从而提升扫描工作进行中对标靶体208的辨识度和信号反射效果，保证扫描工作的精度，减少误差。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，包括底座（100），其特征在于，所述底座（100）的内部转动连接有齿轮四（300），所述齿轮四（300）顶部设置有旋转座（200），所述底座（100）的内部设置有与齿轮四（300）啮合的齿轮二（106），所述底座（100）的内部设置有与齿轮二（106）传动连接的电机（105），所述旋转座（200）的内部转动连接有转轴（201），所述转轴（201）的顶部通过连杆连接有外环（203），所述外环（203）的内部设置有标靶体（208），所述齿轮四（300）的内部设置有第一调节机构，所述外环（203）的内部设置有自动调节标靶体（208）角度的第二调节机构；

所述第一调节机构包括转动设置于底座（100）内部的滑环（301），所述滑环（301）设置于齿轮四（300）内部且与齿轮四（300）同轴心线，所述齿轮四（300）的内部中心处设置有指南针（307），所述指南针（307）的内部设置有一组触片二（308），所述触片二（308）贯穿通过指南针（307），所述滑环（301）的内部滑动连接有齿条（305），所述滑环（301）的内部对称设置有齿轮五（304），所述齿条（305）与齿轮五（304）相啮合，所述齿条（305）的内部设置有与触片二（308）对应的触片一（306），所述滑环（301）的底部设置有调节圈（303），所述调节圈（303）的底部延伸至底座（100）的外部，所述齿轮四（300）的内侧设置有与齿轮五（304）啮合的齿组（302），所述底座（100）的内部设置有与齿轮四（300）啮合的齿轮一（101），所述旋转座（200）的内部设置有清理组件。

2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述齿条（305）沿滑环（301）轴心线中心对称设计有两组，两组所述齿条（305）设置的触片一（306）在垂直方向错位分布，所述指南针（307）两端的触片二（308）分布与两组触片一（306）对应设计。

3.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述齿组（302）设置有多组并且与齿条（305）相对应设置。

4.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述第二调节机构包括滑动套接在外环（203）内圈的转环（204），所述外环（203）的内侧设置有滚珠，所述转环（204）的底部设置有配重块二（205），所述转环（204）的内部转动连接有调节轴一（207），所述调节轴一（207）的一端与转环（204）连接，所述调节轴一（207）的另一端设有调节环（206），所述标靶体（208）的侧壁开设有齿圈（210），所述调节环（206）的内部设置有与齿圈（210）啮合的齿轮三（209），所述转轴（201）的底部设置有配重块一（202）。

5.根据权利要求4所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述齿轮三（209）的传动轴延伸至调节环（206）的外部并设置旋钮，所述齿圈（210）设置有刻度，所述调节轴一（207）的侧壁设置有防滑纹和刻度，所述调节圈（303）的底部设置有刻度和防滑纹。

6.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述清理组件包括开设在底座（100）内部的气密槽（102），所述气密槽（102）的内部套接有活塞块（103），所述齿轮一（101）和活塞块（103）之间设置有活塞连杆结构，所述旋转座（200）的内部开设有密封槽（212），所述密封槽（212）的内部套接有滑块（213），所述滑块（213）与密封槽（212）之间设置有弹簧，所述旋转座（200）的外侧壁开设有一圈连通环（211），所述连通环（211）和密封槽（212）之间设置有单向管道，所述底座（100）的内部开设有将气密槽（102）和连通环（211）连通的气管（104），所述旋转座（200）的内部开设有U型槽（214），所述滑块（213）的内部开设有与U型槽（214）对应的管路（216），所述滑块（213）的顶部设置有转盘（218），所述滑块（213）的内部设置有叶片组（217），所述密封槽（212）的内侧设置有磁块（215）。

7.根据权利要求6所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述滑块（213）的底部为磁体设计并与磁块（215）的磁极相对应。

8.根据权利要求6所述的一种三维激光扫描用标靶高精度定位装置，其特征在于，所述滑块（213）的顶部设置有朝向标靶体（208）的斜面，所述转盘（218）设置于滑块（213）的顶部斜面并与滑块（213）转动连接，所述转盘（218）的内部开设有一圈环形空腔，且所述转盘（218）的表面开设有一圈环形设置的气孔与环形空腔连通，所述叶片组（217）与转盘（218）的轴线重合，且所述叶片组（217）和转盘（218）固定连接，所述滑块（213）的内部设置有一组通道将环形空腔、叶片组（217）和管路（216）相连通。